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一些防雷、避雷名词的进一步解释

发布于：2025-05-27 10:35:27 来自：电气工程/防雷减灾

来源：电力合伙人

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01 雷电参数

1.1

雷电流幅值

雷电流幅值与云雾中的电荷有关，是个随机的变化量。我国的雷电流幅值经过统计，其概率大致为：

每 100次雷电流，平均有12次超过100千安，有1/3的超过50千安，有60次超过20千安，80次超过10千安。

1.2

再谈雷电日

为了统计雷电的活动频繁度，采用雷电日为单位，在一天内只要听到雷声就算一个雷电日。也有用雷电小时作单位的，即在一个小时内只要听到雷声就算一个雷电小时。据统计，我国大部地区一个雷电日约折合为 3个雷电小时。

雷电日的多少和经纬度有关。

在炎热潮湿的赤道附近雷电日最多。埃塞俄比亚的刚大隆每年平均有 230个雷电日，印尼有220个雷电日，我国以海南岛的澄迈雷电日最多，平均133.4日，而海南岛的那大为124.1日。

以一般平均值来说，赤道地带约 100~150雷电日，热带约75~100雷电日，中纬度是30~50雷电日，而在极圈附近只有几个雷电日。

在山地，由于局部热雷云的影响，雷电通常比平原多，而在海上则较少。

在暖气流经常流过的沿海地区，雷电比大陆腹地要多。我国新疆只有 10个左右雷电日，在新疆的且末为3.5，在麻扎为2个雷电日，在青海的冷湖为2.3，在格松为0.3个雷电日，后者为我国雷电日最少的地方。

就全国范围来说，广东省的雷州半岛和海南岛一带是雷电活动最强烈的地区，平均雷电日高达 100~133日，雷电常常象炸弹一样震憾门窗。

北回归线（北纬 23.5°）以南一般在80日以上（但台湾省只有30日左右），北纬23.5°到长江一带约为40~80日，长江以北大部分地区（包括东北）多在20~40日之间。

西北地区多数在 20日以下。

西藏因印度洋暖流沿雅鲁藏布江上溯，很多地方雷电日高达 50~80日。

对几个大城市来说：

沈阳、天津、济南、郑州、太原约为 30日；

北京、上海、南京、武汉、成都、呼和浩特约为 40日；

重庆、长沙、贵阳、福州约为 50日；

而广州、昆明、南宁约为 70~80日。

我国把年平均雷电日不超过 15日的地区叫少雷区，超过40日的叫多雷区。在防雷设计上，要根据雷电日的多少因地制宜。

1.3

落雷密度

这是一个专业性的名词，英文名称为： ground flash density，缩写：GFD。它表征了雷云对地放电的频繁程度，即表示每平方公里每个雷电日的对地落雷次数，用希腊字母γ表示，这个数值各个国家是不同的，根据实测结果，我们国家的γ取0.015（这是以前的规定，因为我国幅员辽阔，很难用一个统一的数来描绘，现在不同地区已有不同的γ）。

看到这里，大家可能在头脑中还是不能清晰地建立这个概念，下面以例说明之。

例如武汉地区的某个变电站，变电站占地面积为长宽各 100米，那么这个变电站一年要打几次雷呢？武汉的雷电日为40个，变电站的面积用平方公里（因为落雷密度用的是平方公里）表示则为：

长 /1000 × 宽 / 1000 ＝ 100 / 1000 × 100 / 1000=0.01平方公里，按照落雷密度的定义，该变电站一年的落雷次数似乎应该为：40×0.01×0.015＝0.006次。

实际上变电站不是紧贴在地面上，变电站中的建筑物或高耸的构架具有引雷的作用，根据模拟试验及运行经验，高度越高，引雷作用越大，所以应该在变电站的长、宽各侧加上 5h ( h为变电站内最高设备的高度) 作为引雷宽度，所以上述变电站的占地面积虽然为 100 / 1000 × 100 / 1000 平方公里，但是，它的引雷面积应该为：（100 ＋10h） / 1000 × （100 ＋10h ）/ 1000 平方公里。如果在这个变电站中，最高的设备是一个构架，该构架高度为15米，则该变电站一年的落雷次数为：

40×[100＋10×15] / 1000× [100＋10×15] / 1000× 0.015=0.0375次/年

这个结果不便于说明问题，将它取一个倒数看看， 1／0.0375年／次=26.7年／次，含义是：落雷一次需要多少年。

即该变电站大约 27年落雷一次，这样对落雷密度的含义就比较清楚了。通过此例也告诉我们，当我们从一个方向看不清事物的时候，不妨从它的反方向去考虑考虑，因为一阴一阳谓之道也！

现在我们终于明白引入落雷密度的目的了。它可以帮助我们建立一个概念，即具有一定高度、一定面积的变电站或者发电厂，究竟多少年可以遭受一次雷击，显然， γ越大，遭受的雷击越多。我国的γ取0.015究竟准确度有多大，目前也有不少争论，但以前的标准就是这样规定的。

大家对上面的变电站 27年才落一次雷可能不以为然，觉得好像该变电站并无防雷的必要，但是27年落雷一次，不是说第27年雷才到此一游，而是27年间，随时都有可能落雷，说不定明天这个变电站就会遭受雷击。更何况，武汉市也并不只有这一个变电站，起码27个变电站是必须的，如果这27个变电站都不防雷的话，那么武汉市平均每年都要有一个变电站遭受雷击，这种现象无论如何是不允许的。

02 雷击大地与感应

当乌云密布时，云是带电的，并称之为雷云。据统计， 90％左右的雷云带负电。当雷云处于导线的上方时，它对大地、对导线均有静电感应，此时雷云下的大地和导线均感应出异号的正电荷。

在雷云没有放电时，这些正电荷被雷云中的负电荷所吸引，不得动弹，被紧紧地束缚在导线和大地上。

如果此时雷云没有击中导线而是击中大地，则大地与雷云中的电荷迅速联姻，于是导线上的束缚电荷就解放了，转变为自由电荷，向导线两侧流动，在导线上形成巨大的电流 i， i 与导线的波阻z相乘即产生很大的电压波 u = iz，这个电压波称为感应电压波，带正极性。

显然，雷电流 i 越大，感应电压波越大；导线的悬挂高度 hd 越大，感应电压波越大。

反之，雷击地面点与导线的垂直距离 s 越大，则感应电压越小，所以感应过电压

式中是比例系数，它具有电阻的量纲。

我们常常关心感应过电压的幅值 ug，则

式中

I——雷电流幅值（千安）

hd ——导线悬挂的平均高度（米）

s——雷击地面点距导线的垂直距离（米）

实际测量结果表明，感应过电压的幅值可达 300～400 kV。

对于 35kV的线路，它一般悬挂三个x — 4.5绝缘子，x — 4.5绝缘子串的冲击绝缘强度用表示，可用下式近似来求：

式中 m 为每串绝缘子个数，上式在 m ＝（2～14）的范围内均适用。由此可知，三个 x — 4.5 绝缘子的冲击绝缘强度约为350kV，所以感应雷的幅值可以使上述绝缘子串闪络。

而对于 110kV线路，每串有7个x — 4.5 绝缘子，其冲击绝缘强度为：

所以感应雷的幅值不能使 110kV 的绝缘子串闪络。

由此可见，感应过电压会造成 35kV及以下的线路闪络。而对于60kV及以上高压线路，由于线路的冲击绝缘强度均在500kV以上，所以感应过电压一般不会引起这些线路的闪络。

还有一个问题需要放在最后交待，公式 ug = k I hd / s 实际上是有使用条件的。因为雷击地面时，距离导线会有一段距离。经实际测量证实，s = 50 米是一个界限，当s ＞ 50 米时， ug = k I hd / s 成立。当s ≤ 50 米时，雷云事实上会被杆塔或避雷线吸引而击中线路本身，这样在计算公式中s=0，公式已经不存在了。